专利名称：基坑支护方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑施工领域，尤其涉及一种基坑支护方法及装置。
背景技术：
现有的深基坑支护结构普遍采用排桩结合拉锚(或内支撑)，或地下连续墙结合拉锚(或内支撑)的形式。这些结构的特点都是从竖直方向看，均只有一块板体直接承受基坑的主动土 /水压力，然后传递到锚或支撑点。由于随着基坑深度的增加，其承受的土 /水压力呈现几何级数增长，因此支护板厚度必须满足受力最大处的要求，而在非受力最大处的板厚及其配筋就造成了很大的浪费。同时，由于没有竖直方向的梁来使荷载集中，其拉锚点或支撑点就必然较为分散，对比集中荷载受力来说就会显得浪费。为此，需要提供一种改进的基坑支护方法及装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基坑支护方法，其具有更强的安全度，能承受较大的主动土 /水压力，且施工更加节省材料。为达到上述目的，本发明提供如下技术方案一种基坑支护方法，其特征在于包括如下步骤(1)在基坑壁的设计位置，制作竖向受力板；(2)在所述竖向受力板上每隔一定的距离设置一根竖向受力梁；每根所述竖向受力梁均直接进入强风化岩层或中风化岩层或微风化岩层；(3)在所述竖向受力梁和所述竖向受力板的顶部制作水平方向大刚度的压顶梁， 所述压顶梁将所有的所述竖向受力梁连结起来；(4)在开挖过程中，隔一定的深度便制作一道水平方向的腰梁，每道所述腰梁均将所有的所述竖向受力梁连结起来；(5)根据受力情况，在所述竖向受力梁和所述腰梁的交点处施加支撑力或拉索力； 当所述交点处的压力超过拉索力或支撑力时，就在其他位置增加支撑点或拉索点，以增加支撑力或拉索力。优选地，所述竖向受力梁为工字型桩，且所述工字型桩垂直于所述基坑壁的厚度最小为2. 5米。优选地，所述竖向受力梁为工字形桩或者扁桩或者土字形桩或者王字形桩。本发明的另一个目的在于提供一种与上述基坑支护方法适应的基坑支护装置，其能承受更大的主动土 /水压力，结构简单、省材，安全性高。为达到这一目的，本发明提供如下技术方案一种基坑支护装置，其特征在于包括设置于基坑壁设计位置的竖向受力板，在所述竖向受力板上每隔一定的距离设置一条竖向受力梁，每根所述竖向受力梁均能直接进入强风化岩层或中风化岩层或微风化岩层；
所述基坑支护装置还包括水平方向大刚度的压顶梁和腰梁，所述压顶梁和所述腰梁均能将所有的所述竖向受力梁连结起来，所述压顶梁设置于所述竖向受力板和所述竖向受力梁的顶部；在所述竖向受力梁与所述腰梁的交点处设置有支撑装置或拉索，用以提供支撑力或拉索力。优选地，所述竖向受力梁为工字型桩，且所述工字型桩垂直于所述基坑壁的厚度最小为2. 5米。优选地，所述竖向受力梁为工字型桩或扁桩或者土字形桩或者王字形桩。本发明的有益效果在于该发明提供的基坑支护方法和装置中，基坑支护的整个受力体除竖向受力板外，还有竖向和水平向的梁结成网络结构，从而使得基坑支护结构的安全度得到提高。竖向受力板受到土体和水的均布荷载后将大部分的力传递给水平方向的梁(腰梁、压顶梁)，水平方向的梁再将力传递给竖直受力梁；竖向受力梁再将力传递给自身锚入强风化或中、微风化嵌固端，也可传递部分力给支撑或拉索。对于竖向受力板，可以利用拱效应原理，将板体结构做成向基坑外侧起拱的弧形板体，改变板体的受力分析，从而达到缩减板体厚度和降低板体强度，达到降低成本的目的。由于竖向受力梁直接进入强风化岩层或中风化岩层或微风化岩层等良好的持力层，其垂直承载力完全可以满足基坑壁的所有垂直承载力，因此竖向受力板等只需按土体隆起和抗管涌的深度来设计，不必按抗倾覆和抗整体滑移设计，其长度(深度)能减短不少。
图1为本发明一种基坑支护装置的实施例的正面示意图；图2为本发明一种基坑支护装置的实施例的剖面示意图。图3为图2的C-C视图；图4、图5为另外的实施例中图2的C-C视图，其显示了竖向受力梁的不同安装位置。
具体实施例方式下面结合附图详细介绍本发明的优选实施例。图1-图3显示了一个实施例的基坑支护装置。如图1、图2所示，该基坑支护装置包括设置于基坑壁设计位置的竖向受力板10。如图3所示，该竖向受力板10是由一排深层搅拌桩11制造而成，这些搅拌桩11整体形成一块可以止水的板体即竖向受力板10。在竖向受力板10的一侧为基坑内侧A(即开挖基坑的地方)，另一侧为基坑外侧B。为了提高竖向受力板10的抗主动土 /水压力的能力，在搅拌桩中可以植入小扁桩12，小扁桩12的长边垂直于竖向受力板10的纵向方向(如图3)。如图1-图3所示，在竖向受力板10的远离基坑的一侧(即靠近基坑外侧B的那侧)每隔一定的距离设置一条竖向受力梁20，每条竖向受力梁20均能直接进入强风化岩层或中风化岩层或微风化岩层5。如图1、图2所示，其中标号1指示建筑垃圾，标号2指示素填土，标号3指示淤泥质土，标号4指示粉质粘土，标号5指示强化岩层，标号E指示基坑开挖深度，标号F指示竖向受力梁20的入岩深度或设计深度。
在本实施例中，该竖向受力梁20为工字型桩，工字型桩垂直于基坑壁的距离最小为2. 5米。当然，在本发明其他的实施例中，该竖向受力梁20还可以为扁桩或者土字形桩或者王字形桩。如图1、图2所示，基坑支护装置10还包括水平方向大刚度的压顶梁30和腰梁40、 41，该压顶梁30和腰梁40、41均能将所有的竖向受力梁20连结起来，压顶梁30位于竖向受力板10和竖向受力梁20的顶部，将其两者接合成一个整体。腰梁的数量在实施例中为两根，当然在本发明其他的实施例中，根据受力情况，腰梁可以设置一根或者多根。在竖向受力梁20与腰梁40、41的交点处设置有支撑装置或拉索，用以提供支撑力或拉索力。实际施工中，可以视受力情况，在每个交点处设置支撑装置或拉索，或在部分的交点处设置，或者还需额外在其他的位置设置支撑装置或拉索。从上述图1-图3也可以看出基坑支护的方法，下面详细介绍相应的基坑支护方法。该方法包括如下步骤(1)在基坑壁的设计位置，制作竖向受力板10。具体地，在基坑壁的设计位置做深层搅拌桩，搅拌桩的深度达到设计深度，如图3 所示，一排紧密贴近的搅拌桩11形成一块可以止水的板体即竖向受力板10 ；在搅拌桩11做完后在水泥初凝前，在搅拌桩11的中心用搅拌植桩机植入预制的混凝土扁桩12，使搅拌桩11与预制扁桩12的中心重合，预制扁桩12的外表被搅拌桩11包裹住；这样，扁桩12与水泥搅拌土(搅拌桩11) 一起形成刚度更大的板体，承受该区域的主动土压力和水压力，承力能力强，制作成本低。(2)在竖向受力板的外侧每隔一定的距离设置一根竖向受力梁20 ；每根竖向受力梁20均直接进入强风化岩层或中风化岩层、微风化岩层5。该本实施例中，竖向受力梁为工字型桩。具体地，在步骤(1)中植完预制扁桩12后，再在设计的位置用专用冲孔桩机冲出工字型孔位。当将竖向受力梁设置为大扁桩、土字型、或王字型桩体时，则冲出其相应的孔位，实际施工中，主要以设计深度和受力分析来选择上述的竖向受力梁种类。如图3、4、5所示，工字型孔位与搅拌桩的相互位置有三种，既可以向基坑内侧伸出，也可以向基坑外侧伸出。且其向基坑内侧伸出时，其与竖向受力板的接合方式也有图4、 图5中所示的两种。其中，专用冲孔桩机的冲孔锤平面形状是工字型，工字型锤采用两条钢丝绳起吊， 两根钢丝绳用一个卷扬机的同一个卷筒进行卷扬，卷扬机的卷筒中间分隔成两部分，使两条钢丝绳可以同步卷扬且不会缠绕到一起。工字型桩冲孔入岩层后或至设计深度，清渣，清完渣安放工字型钢筋笼，然后安装专用的浇筑混凝土导管，浇筑混凝土至设计标高，凝固即形成工字型桩，其作为支护结构的竖向受力梁。(3)在竖向受力板10和竖向受力梁20的顶部制作水平方向大刚度的压顶梁30， 压顶梁将所有的竖向受力梁连结起来。具体地，在上述搅拌桩、预制扁桩、工字型桩的顶部制作混凝土水平大刚度的压顶梁30，将它们的顶部形成一个整体，使搅拌桩与预制扁桩受的主动土压力和水压力通过冠梁将力传递给工字型桩。
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(4)在开挖过程中，隔一定的深度便制作一根水平方向的腰梁，优选地，此处制造两根腰梁40、41，每根腰梁40、41均将所有的竖向受力梁连结起来。具体地，完成步骤(3)的上述地面工作后，基坑依据设计要求进行开挖，开挖到一定深度，再在竖向受力板10上制作水平腰梁40，使该区域竖向受力板10 (即扁桩与搅拌桩复合体)受到的主动土压力和水压力通过腰梁传递给竖向受力梁20 (工字型桩)。继续开挖，然后制造另一根腰梁41。具体地，依据基坑受力状况，可以设计多道腰梁，使整个支护结构形成一个梁板式传力结构。(5)根据受力情况，在竖向受力梁20和腰梁40、41或压顶梁30的交点处施加支撑力或拉索力；当交点处的压力超过拉索力或支撑力时，就在梁的其他位置增加支撑点或拉索点，以增加支撑力或拉索力。上述竖向受力梁20 (工字型桩)受到的水平推力通过自身传递到其自身的根部。 但根据基坑受力状况，如需要设计拉索点或支撑点时，则需在工字型桩上设定受力点，一般选择在工字型桩20与腰梁40、41 (或压顶梁30)的交点处，这样工字型桩上的受力有一部分就由支撑点或拉索点承担。当然，若交点处的压力超过拉索力或支撑力时，就在梁的其他位置增加支撑点或拉索点，以施加支撑力或拉索力。本发明中，将现有技术的板式支护结构做成梁板式支护结构，支护结构刚度变大， 力的传递清晰，大大降低了支护成本，可以节省投资成本10-20%，提高了支护结构的安全性。而且，竖向受力梁结构采用工字型桩、扁形、土字型、王字型桩体，充分利用了钢筋的抗拉和混凝土的抗压性能，达到了节约材料的效果。以上仅为本发明的优选实施例而已，当然不能因此来限定本发明的范围。对本发明的技术方案的等同变换，也在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种基坑支护方法，其特征在于包括如下步骤(1)在基坑壁的设计位置，制作竖向受力板；(2)在所述竖向受力板上每隔一定的距离设置一根竖向受力梁；每根所述竖向受力梁均直接进入强风化岩层或中风化岩层或微风化岩层；(3)在所述竖向受力梁和所述竖向受力板的顶部制作水平方向大刚度的压顶梁，所述压顶梁将所有的所述竖向受力梁连结起来；(4)在开挖过程中，隔一定的深度便制作一道水平方向的腰梁，每道所述腰梁均将所有的所述竖向受力梁连结起来；(5)根据受力情况，在所述竖向受力梁和所述腰梁的交点处施加支撑力或拉索力；当所述交点处的压力超过拉索力或支撑力时，就在其他位置增加支撑点或拉索点，以增加支撑力或拉索力。
2.如权利要求1所述的基坑支护方法，其特征在于所述竖向受力梁为工字型桩，且所述工字型桩垂直于所述基坑壁的厚度最小为2. 5米。
3.如权利要求1所述的基坑支护方法，其特征在于所述竖向受力梁为工字形桩或者扁桩或者土字形桩或者王字形桩。
4.一种基坑支护装置，其特征在于包括设置于基坑壁设计位置的竖向受力板，在所述竖向受力板上每隔一定的距离设置一条竖向受力梁，每根所述竖向受力梁均能直接进入强风化岩层或中风化岩层或微风化岩层；所述基坑支护装置还包括水平方向大刚度的压顶梁和腰梁，所述压顶梁和所述腰梁均能将所有的所述竖向受力梁连结起来，所述压顶梁设置于所述竖向受力板和所述竖向受力梁的顶部；在所述竖向受力梁与所述腰梁的交点处设置有支撑装置或拉索，用以提供支撑力或拉索力。
5.如权利要求4所述的基坑支护方法，其特征在于所述竖向受力梁为工字型桩，且所述工字型桩垂直于所述基坑壁的厚度最小为2. 5米。
6.如权利要求4所述的基坑支护方法，其特征在于所述竖向受力梁为工字型桩或扁桩或者土字形桩或者王字形桩。
全文摘要
本发明涉及一种基坑支护方法，其包括如下步骤(1)在基坑壁的设计位置，制作竖向受力板；(2)在竖向受力板上每隔一定的距离设置一根竖向受力梁；每根竖向受力梁均直接进入强风化或中、微风化岩层；(3)在竖向受力梁和竖向受力板的顶部制作水平方向大刚度的压顶梁，压顶梁将所有的竖向受力梁连结起来；(4)依据受力状况，在开挖过程中，每隔一定的深度制作一道水平方向的腰梁，每道腰梁均将所有的竖向受力梁连结起来；(5)根据受力情况，在竖向受力梁和腰梁的交点处施加支撑力或拉索力；当交点处的压力超过拉索力或支撑力时，就在其他位置增加支撑点或拉索点，以施加支撑力或拉索力。此外，本发明还提供了一种基坑支护装置。
文档编号E02D17/02GK102444131SQ201110327880
公开日2012年5月9日 申请日期2011年10月25日 优先权日2011年10月25日
发明者黎志中 申请人:广东永基建筑基础有限公司